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뇌전도 측정 및 처리 시스템 개발에 관한 연구 (Research on development of electroencephalography Measurement and Processing system)

  • 이두현;오유준;홍진희;채준수;최영규
    • 한국정보전자통신기술학회논문지
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    • 제17권1호
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    • pp.38-46
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    • 2024
  • 일반적으로 EEG 신호 분석은 의료 진단 및 재활 공학에 적용하여 뇌-컴퓨터 인터페이스 연구에 널리 사용되는 뇌 자극을 기록하는 객관적인 모드를 제공할 수 있는 능력 때문에 여러 연구의 주제가 되어 왔습니다. 본 연구에서는 뇌전도 측정하기 위한 뇌파 수신 하드웨어 개발 및 처리 시스템 구현을 통해 서버와 데이터 처리로 분류하여 개발을 진행하였다. 뇌전도를 이용한 뇌-컴퓨터 인터페이스 구현의 중간단계 연구로 진행되었으며, 측정된 뇌전도 데이터에 따라 사용자의 팔의 움직임을 예측하는 형태로 구현되었다. 네 개의 전극으로부터의 입력을 아날로그-디지털 변환기를 통해 뇌전도 측정을 수행하였다. 이를 통신 과정을 거쳐 서버에 전송한 뒤, 서버에서 합성곱 신경망 모델로 뇌전도 입력을 분류하여 그 결과를 사용자 단말로 표시하는 시스템의 흐름을 설계하고 구현하였다.

일방향 적층 복합재료 판에서 한 음원에서 발생된 램파의 군속도 (The Group Velocity of Lamb Wave Generated by the one Source in Unidirectional Laminated Composite Plates)

  • 이정기;이상호
    • 한국음향학회지
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    • 제25권3호
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    • pp.107-112
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    • 2006
  • 판재를 따라 전파하는 Lamb wave (램파)는 주파수에 따라 속도가 변하는 분산특성을 갖는다. 일반적으로 등방성 재료에서는 파수 벡터 방향과 에너지 흐름 방향은 같아, 파면이 원형을 유지하면서 전파하지만, 복합재료와 같이 이방성재료에서는 파수 벡터와 에너지 흐름 방향이 서로 다르다. 따라서 이방성 재료에서 하나의 속도에서 다른 속도로 전환하려면 방향을 교정해야 하고 이에 따라 크기도 달라지게 된다. 본 연구에서는 복합재료 판재에서 전파하는 램파 분산방정식을 이용하여 대칭, 비대칭 모드의 분산선도를 작성하였고, 각도에 따라구한 위상속도 분산선도에서 얻어진 위상속도 값으로 slowness surface를 구한 후, 이로부터 군속도의 크기와 방향을 교정하였고, 이를 실험적으로 측정한 속도값과 비교하여 서로 일치함을 확인하였다.

증강현실 기반 입체도형 학습도구 시스템 (Augmented Reality based Learning System for Solid Shapes)

  • 문예지;김대환;조동식
    • 스마트미디어저널
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    • 제13권5호
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    • pp.45-51
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    • 2024
  • 최근 교육의 학습 효과에 도움을 제공하기 위해 실감 콘텐츠 환경에서 상호작용을 제공하는 시스템이 널리 활용되고 있다. 특히, 증강현실(Augmented reality) 기술은 실제 학습 환경에 가상의 물체를 합성하여 정보를 직관적으로 이해하는데 도움을 제공할 수 있다. 본 논문에서는 기하와 관련된 입체도형에 대한 수학개념을 3차원의 공간 정보를 이용하여 학습하는 증강현실 도구를 개발하였다. 이를 위해 수학 교육 과정 중 각기둥과 각뿔에 관한 교과서에 증강현실 합성 기술을 적용하여 공간적인 학습 효과를 보다 높일 수 있도록 하였다. 또한, 카메라와 마커 사이의 위치 관계에 의해 정합이 되도록 가상의 도형을 표현하였고, 공간에 대한 지각 효과를 높이기 위해 평면도, 전개도 등 도형 형태의 다양화, wireframe 가시화 모드 선택 기능 등이 가능하도록 하였다. 본 논문에서 제시한 증강현실 기반 학습도구를 통해 수업에 관한 학업성취도 및 흥미도에 관한 효과성을 평가한 결과 통계적으로 유의한 결과를 얻을 수 있었다. 본 논문에서 제안한 방법을 통하여 입체도형 학습 뿐 아니라 다양한 수업에서 교육적 효과를 높일 수 있을 것으로 전망한다.

자율주행차량 기능안전 시스템 기반 사고 시나리오 도출 (Traffic Accidents Scenarios Based on Autonomous Vehicle Functional Safety Systems)

  • 김희수;유용식;한효림;조민제;송태진
    • 한국ITS학회 논문지
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    • 제22권6호
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    • pp.264-283
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    • 2023
  • 자율주행차량 사고는 일반차량 사고와 다르게 기술적 문제, 환경, 운전자와의 상호작용 등 다양한 요인에 기인한 사고 발생 가능성이 존재한다. 향후 자율주행 기술의 진보로 기존의 사고원인 이외에도 새로운 이슈들이 대두될 것으로 예상되며, 이에 대응하기 위한 다양한 시나리오 기반의 접근법이 필요하다. 본 연구에서는 자율주행 사고 리포트인, CA DMV collision report와 자율주행모드 해제 보고서인 Disengagement report, 자율주행 실제 사고영상을 수집하여 자율주행차량 교통사고 시나리오를 개발하였다. 시나리오는 ISO 26262의 기능안전 시스템 failure mode에 기반하여 도출되었으며, 자율주행 기능의 다양한 이슈를 반영하고자 하였다. 본 연구를 통해 도출된 자율주행차량 시나리오는 향후 다양한 자율주행차량 교통사고 예방과 대비에 기여할 뿐만 아니라 자율주행 기술의 안전성을 향상시키는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대한다.

가변 입력 전압 조건하에서 태양광 시스템 적용을 위한 승압형 DC-DC 컨버터 연구 (A Study on the Step-up DC-DC Converter for PV System Application Under Variable Input Voltage Condition)

  • 이주엽;오세천;조일형;김예진;고윤석
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제19권4호
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    • pp.677-684
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    • 2024
  • 본 논문에서는 태양광 시스템 적용을 위한 PWM 제어 기반의 승압형 DC-DC 컨버터 설계 방법을 연구하였다. 스위칭 모드 방식의 승압형 DC-DC 컨버터의 동작원리를 분석하였으며 기본적인 설계 방법을 연구하였다. 태양광 시스템 적용을 위해 가변 입력 조건 하에서 컨버터의 출력 전압이 목표 전압을 추종할 수 있도록 PWM 제어를 기반으로 하는 출력 전압 궤환 제어 알고리즘을 개발하였다. 제안된 알고리즘의 유효성을 검증하기 위한 절차로서 입력 전압 DC 10V를 DC 30V로 승압하여 출력하는 하나의 궤환 출력 전압을 가지는 승압형 DC-DC 컨버터의 시작품을 설계, 제작하였다. 성능 평가 시험에서 오실로스코프와 LCD의 출력전압이 기준 전압에 대한 1[%] 이내의 오차율을 보임으로써 목표 출력전압을 정확하게 추종함을 확인하였다.

대용량 중력장 SPLITT Fractionation: 분획효율에 미치는 채널 두께와 유속의 영향 (Large scale splitter-less FFD-SPLITT fractionation: effect of flow rate and channel thickness on fractionation efficiency)

  • 유영석;최재영;김운중;음철헌;정의창;이승호
    • 분석과학
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    • 제27권1호
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    • pp.34-40
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    • 2014
  • SPLITT 분획법(Split-flow thin cell fractionation, SF)은 입자성 물질이나 거대분자를 크기에 따라 연속적으로 분획할 수 있는 유용한 기술이다. SF에서는 얇은 리본 모양 채널의 입구와 출구에 존재하는 흐름분할기(flow stream splitter)에 의하여 시료의 분리가 이뤄진다. 대용량 중력장 FFD-SF 시스템(New large scale splitter-less FFD-SF system)은 흐름분할기를 사용하지 않고, 전액공급 모드(FFD mode) 로 작동하도록 디자인되었다. 전액공급 모드는 용매의 공급 없이 시료만을 채널 내로 주입함으로써 시료의 희석을 방지할 수 있는 장점을 가진다. 본 연구에서는 산업용 polyurethane (PU)입자를 시료로 이용하여, FFD-SF 장치의 성능에 미치는 시료의 주입유속과 채널두께의 영향을 확인하였다. Carrier 용액으로는 시료간 응집과 박테리아 생성을 방지하기 위하여 0.1% FL-70와 0.02% sodium azide ($NaN_3$)를 함유하는 수용액을 사용하였다. 시료농도는 0.02% (wt/vol)로 고정, 주입 양은 4.2~7.2 L/hr, 채널두께는 $900{\sim}1300{\mu}m$의 범위에서 실험하였다. 분획효율(Fractionation efficiency, FE)은 optical microscopy (OM)을 사용하여 입자의 수를 확인하여 계산하였으며, 시료회수율(sample recovery)은 membrane filter를 이용하여 분획된 시료의 무게로부터 계산하였다. 채널두께가 두꺼울수록 fraction-a의 분획효율이 증가하였고, 유속이 증가할수록 fraction-b의 분획효율 증가하였다. 시료회수율은 평균 95%를 보였다. 본 연구 결과는 새로운 splitter-less FFD-SF system은 다양한 마이크론 크기의 입자의 분획에 유용한 방법임을 보여준다.

동치미 최적발효 및 저장을 위한 김치냉장고의 자동숙성 시스템 개발 (Development of Auto-aging System for the Kimchi Refrigerator for Optimal Fermentation and Storage of Dongchimi)

  • 노정숙;김종현;이명주;김명희;송영옥
    • 한국식품과학회지
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    • 제40권6호
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    • pp.661-668
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    • 2008
  • 동치미를 김치냉장고에서 발효 숙성시켰을 때 풍미가 우수한 동치미를 장기간 먹을 수 있는 저장 조건을 확립하고자 온도별(5, 10, 15, $20^{\circ}C$)로 동치미의 발효숙성 특성을 살펴보고 이를 삼성사 김치 냉장고의 자동숙성모드($23^{\circ}C$에서 25시간 발효 후 $-1^{\circ}C$ 자동전환)에서 발효시킨 동치미와 비교하였다. 동치미의 관능이 가장 좋은 시기는 pH는 $3.9{\pm}0.1$, 그리고 산도는 $0.25{\pm}0.05%$로 나타났으며 $10^{\circ}C$$15^{\circ}C$에서 숙성시킨 동치미가 적숙기에 빨리 도달하면서도 관능평가 점수가 높아 초기 발효 온도대는 $10-15^{\circ}C$가 적합하다는 결과를 얻었다. 이에 반해 자동숙성모드에서 저장한 동치미는 30일 경까지 적숙기에 도달하지 못하였다. 김치냉장고 초기 발효 시간을 결정하기 위하여 동치미를 $10^{\circ}C$$15^{\circ}C$에서 저장하여 산도가 0.1, 0.2 또는 0.3%에 도달하였을 때 $-1^{\circ}C$에 7일간 저장하면서 동치미의 발효 진행 및 관능검사를 실시한 결과 $10^{\circ}C$에서 발효시킨 동치미가 $15^{\circ}C$ 발효군보다 탄산미가 높고 군덕맛의 강도는 낮아 종합평가 점수가 높았다. $-1^{\circ}C$에 저장한 동치미의 산도는 1주일 동안 $0.08{\pm}0.02%$ 증가하여 저장온도 $-1^{\circ}C$에서도 미생물의 발육을 완전히 억제되지 못하는 것으로 나타났다. 본 연구 결과 동치미를 김치냉장고에서 자동으로 발효 저장할 때 동치미의 특성을 최대화할 수 있는 조건으로 $10^{\circ}C$에서 산도가 0.2%에 도달하였을 때 까지 발효시킨 후 $-2.5{\pm}0.5^{\circ}C$로 전환할 것을 제안한다. 이러한 동치미는 계절에 상관없이 탄산미와 살얼음맛을 느낄 수 있고 군덕내의 발생은 장기간 억제할 수 있을 것으로 생각된다.

실제 과학수업에서 시선추적과 주의력 검사를 통한 초등학생들의 주의 특성 분석 (An Analysis of Elementary Students' Attention Characteristics through Attention Test and the Eye Tracking on Real Science Classes)

  • 신원섭;신동훈
    • 한국과학교육학회지
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    • 제36권4호
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    • pp.705-715
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    • 2016
  • 이 연구의 목적은 실제 과학수업에서 시선추적과 주의력 검사를 통해 초등학생들의 주의의 특성을 분석하는 것이다. 초등학생들의 주의 과정을 분석하기 위하여 SMI사의 ETG(eye tracker glasses) 이동형 시선추적기를 사용하였고, 샘플링 속도는 30Hz이다. 사전 주의력 검사의 연구대상은 초등학교 6학년 155명이었고, 시선추적의 연구 대상은 초등학교 6학년 남학생 6명이었다. 시선추적의 연구대상자는 모두 과거 안구병력이 없었으며, 안경을 쓰지 않았다. 안구운동 분석은 'BeGaze Mobile Video Analysis Package' 프로그램을 사용하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 초등학생의 주의력 검사 결과, 선택적 주의와 자기통제는 .316으로 낮은 상관을 보였고, 선택적 주의와 지속적 주의는 .85로 높은 상관을 보였다. 둘째, 선택적 주의와 자기 통제의 상관관계를 기준으로 초등학생들의 주의 유형을 주의형(attentive type), 비주의형(inattentive type), 안이형(easygoing type), 경솔형(hasty type)으로 구분하였다. 셋째, 실제 과학수업에서 초등학생들의 안구운동분석을 통해 초등학생들의 주의는 상향식 주의처리, 하향식 주의처리, 디폴트 모드 네트워크로 구분할 수 있었다. 또한 실제 수업에서 초등학생들의 주의 전환은 다양한 원인으로 인해 빈번히 발생하였다. 초등학생들이 목표 지향적이고 지식에 의존하는 하향식 주의 처리를 못하는 원인은 초점주의 실패로 인한 목표 대상 지각의 실패, 목표 대상에 대한 관련지식의 부재, 관련지식에 대한 유추의 실패 등으로 나타났다. 주의력 검사와 안구운동분석을 종합하여 초등학생의 주의 처리과정을 도식하였다. 이 연구에서 밝힌 초등학생의 주의 특성과 주의 처리과정이 효과적인 교수전략, 교수학습 모형, 교수자료를 개발하는데 기초적인 자료로 활용될 것을 기대한다.

고에너지 방사선치료 시 치료변수에 따른 광중성자 선량 변화 연구 (Experimental investigation of the photoneutron production out of the high-energy photon fields at linear accelerator)

  • 김연수;윤인하;배선명;강태영;백금문;김성환;남욱원;이재진;박영식
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.257-264
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    • 2014
  • 목 적 : 고에너지 광자선을 이용한 방사선치료 시 발생되는 광중성자는 치료대상인 종양 주위의 인접한 정상조직에서 2차적인 암의 발생에 기인 될 수 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 방사선치료계획 시에 고려할 수 있는 변수 중 치료방법, 선속평탄여과판, 선량률, 갠트리 각도들을 변환시켰을 때 발생된 광중성자의 선량 변화를 비교 분석하였다. 대상 및 방법 : 실험에는 TrueBeam $ST{\time}TM$(Ver.1.5, Varian, USA)치료기를 사용하였다. 광중성자 측정 장비는 조직등가비례계수기(Tissue Equivalent Proportional Counter : TEPC)인 KTEPC를 이용하였으며, 치료대의 세로 방향으로 조사야 중앙 하단 6cm 지점에서 측정을 실시하였다. 치료방법, 선속평탄여과판의 사용유무, 선량율에 따른 광중성자 선량의 차이를 평가하기 위하여 모든 환자에 대하여 전산화치료계획시스템(Eclipse Ver 10.0, Varian, USA)으로 방사선치료계획을 각각 수립하였다. 치료방법으로는 세기변조방사선치료와 용적변조회전방사선치료로 구분하였으며, 선량율은 400MU/min, 1,200MU/min 및 2,400MU/min에 따른 차이를 평가하였다. 또한 방사선의 입사방향에 따른 광중성자 선량을 측정하였다. 결 과 : 치료방법의 차이에 따라 세기변조방사선치료와 용적변조회전방사선치료로 조사하였을 때 산란 광중성자 평균선량은 각각 $449.7{\mu}Sv$, $2940.7{\mu}Sv$로 측정되었다. 선속평탄여과판의 사용 유무에 따라 Flattening Filter(FF)모드와 Flattening Filter Free(FFF)모드에서의 산란 광중성자 평균선량은 $2940.7{\mu}Sv$, $232.0{\mu}Sv$로 측정되었다. 400, 1200, 2400 MU/min으로 선량률을 변환시켜 조사하였을 때 CASE I은 $3242.5{\mu}Sv$, $3189.4{\mu}Sv$, $3191.2{\mu}Sv$로, CASE II는 $3493.2{\mu}Sv$, $3482.6{\mu}Sv$, $3477.2{\mu}Sv$로, 그리고 CASE III에서 $4592.2{\mu}Sv$, $4580.0{\mu}Sv$, $4542.3{\mu}Sv$로 측정 되었다. $0^{\circ}$부터 $315^{\circ}$까지 $45^{\circ}$간격으로 갠트리 각도를 변환시켰을 때 산란 광중성자 선량은 10MV 광자선에 대하여 최소 $3.2{\mu}Sv$, 최대 $14.7{\mu}Sv$이었으며, 갠트리 각도가 $180^{\circ}$일 때 가장 높게 나타났다. 15MV 광자선의 경우 최소 $369.6{\mu}Sv$ 최대 $448.0{\mu}Sv$이었으며, 역시 갠트리 각도가 $180^{\circ}$일 때 가장 높게 측정되었다. 결 론 : 치료방법의 차이에 따른 실험은 용적변조회전방사선치료가 세기변조방사선치료 보다 산란된 광중성자 선량이 측정점에서 평균 6.5배 높게 측정되었다. 선속평탄여과판의 사용 차이에 따른 실험에서 선속평탄여과판을 사용하였을 때 12.7배 높게 측정되었다. 선량률을 변환에 따른 차이는 큰 차이를 보이지 않았다. 갠트리 각도에 따른 산란 광중성자 선량 측정에서는 광자선이 치료대를 지나는 각도인 $135^{\circ}$, $180^{\circ}$, $225^{\circ}$에서 산란 광중성자 선량이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. TrueBeam $ST{\time}TM$을 이용한 FFF 모드와 세기변조방사선치료를 한 경우 산란 광중성자가 적게 발생한다는 것을 확인할 수 있었다. 지속적으로 더 많은 변수에 대한 실험을 계획하고 광중성자 측정에 대한 평가를 통하여, 보다 환자들에게 안전한 방사선치료에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

0.18 um CMOS 공정을 이용한 승압형 DC-DC 컨버터 설계 (Design of a step-up DC-DC Converter using a 0.18 um CMOS Process)

  • 이자경;송한정
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제17권6호
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    • pp.715-720
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    • 2016
  • 본 논문에서는, 휴대기기를 위한 PWM(Pulse Width Modulation), 전압모드 DC-DC 승압형 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 현재 소형화 되어가고 있는 휴대기기 시장에 적합하도록 1 MHz의 스위칭 주파수를 사용하여 칩 면적을 줄였다. 제안하는 DC-DC 컨버터는 전력단과 제어단으로 이루어지며 전력단은 인덕터, 출력 커패시터, MOS 트랜지스터 등으로 구성되며 제어단은 연산증폭기, 밴드갭 회로, 소프트 스타트 블록, 히스테리시스 비교기와 비겹침 드라이버로 구성된다. 설계된 회로는 히스테리시스 비교기와 논오버랩 드라이버를 사용하여 낮은 전압에서 구동되는 휴대기기의 잡음의 영향을 줄이고 출력전압 리플을 감소시켰다. 제안하는 회로는 1-poly 6-metal CMOS 매그나칩/하이닉스 $0.18{\mu}m$ 공정을 사용하여 레이아웃을 진행하였다. 설계된 컨버터는 입력 전압 3.3 V, 출력전압 5 V, 출력전류 100 mA 출력전압 대비 1%의 출력 전압 리플과 1 MHz의 스위칭 주파수의 특성을 갖는다. 본 논문에서 제안하는 승압형 DC-DC 컨버터는 PDA, 휴대폰, 노트북 등 휴대용 전자기기 시장에 맞는 고효율, 소형화 컨버터로서 유용하게 사용 될 것으로 사료된다.